Другие опыты

В 1949г. Фабрикант, Биберман и Сушкин провели серию опытов с одиночными электронами, которые проходили через кристалл оставляли отпечатки на фотопластинке. Отпечатки располагались на первый взгляд хаотично, но по мере их накопления на фотопластинке вырисовывалась дифракционная картина, аналогичная картине от пучка электронов, т.е. одиночные частицы обладают волновыми свойствами.

Опыты по дифракции медленных нейтронов и молекул на кристаллах также полностью подтвердили, что объекты микромира одновременно обладают как корпускулярными, так и волновыми свойствами

Парадоксальное поведение микрочастиц

В опыте Юнга интерференционную картину (от двух щелей)можно объяснить тем, что фотон, обладая волновыми свойствами, расщепляется на две части, проходит в обе щели и эти части интерферируют на экране.

Для электронов, проходящих через анналогичные две щели интерференционная картина может строить-ся: а) на основе распределения электронов как частиц; б) на основе их дебройлевских волн, причем картины распределения получаются разные. Электрон никогда не расщепляется (это достоверно известно). Он может пройти либо в щель 1,либо в щель 2. В таком случае распределение электронов на экране должно быть суммой распределе-ний 1 и 2(кривая 3) что логично, но не осуществляется. В действительности мы имеем распределение 4 ,идентичное интерференционной картине дебройлевской волны электрона. Это явление парадоксально: если открыть только щель 1, то в т.P в секунду приходит, например, 100 электронов. Если открыть только щель 2,то в т.P приходит около 100 электронов, если открыты обе щели – то 0 электронов, т.е. 100+100=0.Более того, если при открытой щели 1 постепенно открывать щель 2,то число электронов в т.P уменьшается от 100 до 0. Что происходит с электроном? Как, пролетая в одну щель, он «чувствует»степень открытия другой? Или он как волна распределяется и проходит в обе щели сразу? При этом в принципе нельзя ответить на вопрос через какую щель прошел электрон, и представление о траектории теряет смысл.

Единственный пока способ объяснения этого парадокса – создание математического формализма, совместимого с полученными результатами, верно предсказывающего исход событий и при этом внутренне непротиворечивого.

Критерий классического описания

Критерием применимости классической теории к описанию состояния частиц служит постоянная Планка ħ. [ħ]=[работа время]=[импульс длина]=[момент импульса]. Величину с такой размерностью называют действием, ħ-квантом действия.

Тогда, если в данной физической системе значение некоторой характерной вели-чины H размерности действия сравнимо с ħ, то поведение системы может быть описано только в рамках квантовой теории. Если же H , то с высокой точностью поведению системы может быть описано законами классической физики.

Пример 1:пусть средняя энергия колебаний маятника E 1 эрг, а период колебаний T=1c. Тогда .

Пример 2: тело с I=1г вращается с w=1рад/c. Тогда = .

В обоих примерах описание с высокой точностью можно проводить с помощью классической физики.